CN105703520B - 带空气轴承辅助的磁悬浮轴承高速电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带空气轴承辅助的磁悬浮轴承高速电机，轴盖、第一空气轴承、电机壳体、第二空气轴承、后端盖依次排列固定安装组成定子，转子与空气轴承轴孔间隙配合连接，所述轴盖内侧壁固定安装第一锥面环形磁体，所述电机轴两端分别固定安装第二锥面环形磁体和第三锥面环形磁体，所述后端盖内侧壁固定安装第四锥面环形磁体，第一锥面环形磁体和第二锥面环形磁体同极相斥配对，另一对磁体也同极相斥配对，本发明采用了空气轴承与永磁悬浮轴承的优点相互结合，节约大量的压缩空气，提高一半的电机运行效率。

Description

带空气轴承辅助的磁悬浮轴承高速电机

技术领域

本发明涉及一种电机，具体涉及一种带空气轴承辅助的磁悬浮轴承高速电机。

背景技术

目前应用在机床上的高速主轴（主要是轻载、高速的场合，每分钟工作转速10万转-35万转，如PCB钻孔机等）采用的是压缩空气轴承支撑的高速电机，这种电机现在大量使用，技术成熟，但这种电机需要耗费大量的压缩空气（一般1KW的电机需要配套1KW左右的空压机功率），工作效率不高且维护繁琐，也有采用小型机械轴承的，但转速一般在8万转以下，且电机功率需加大，效率不高。

发明内容

为了克服现在压缩空气轴承支撑的主轴电机因需要大量压缩空气而造成的能耗问题及维护问题，本发明采用了空气轴承与永磁悬浮轴承的优点相互结合，仅需在电机起动前几秒钟通入压缩空气，待电机达到额定转速后即可切断压缩空气，仅依靠永磁悬浮轴承进行支撑运行，从而可以节约百分之九十五以上的压缩空气，从而综合节能约百分之四十五左右。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：本发明所述的带空气轴承辅助的磁悬浮轴承高速电机，包括前端盖、后端盖、电机壳体、轴盖、转子、第一空气轴承、第二空气轴承，轴盖、第一空气轴承、电机壳体、第二空气轴承、后端盖依次排列固定安装组成定子，转子通过电机轴设于定子中心，转子分别与第一空气轴承轴孔和第二空气轴承轴孔间隙配合连接，电机轴穿过轴盖中心孔和后端盖中心孔，前端盖螺旋套合轴盖，所述轴盖内侧壁固定安装第一锥面环形磁体，所述电机轴两端分别固定安装第二锥面环形磁体和第三锥面环形磁体，所述后端盖内侧壁固定安装第四锥面环形磁体，所述第一锥面环形磁体和所述第二锥面环形磁体同极相斥配对，所述第三锥面环形磁体和所述第四锥面环形磁体同极相斥配对；所述轴盖内部设有通气管道，与所述电机壳体和所述轴盖固定连接的第一空气轴承的端面上设有孔道，所述电机壳体内部设有气仓，所述孔道和所述通气管道、所述气仓之间相互连通；所述气仓开设有两个出气口，分别与所述第一空气轴承的入气孔和所述第二空气轴承的入气孔连通；所述前端盖设有空气接入口，所述空气接入口与通气管道连通，从所述空气接入口进入的气体穿过通气管道和孔道进入气仓，最后经气仓上的出气口分别进入第一空气轴承入气孔和第二空气轴承入气孔。

优选的，所述转子为鼠笼式转子。

具体的，定子线圈固定安装在所述电机壳体内侧壁上，所述定子线圈位置可根据需要设计在所述电机壳体内侧壁中部或端部均可。

具体的，所述第一锥面环形磁体和所述第二锥面环形磁体同极相斥配对呈圆柱状结构，组成磁悬浮轴承；所述第三锥面环形磁体和所述第四锥面环形磁体同极相斥配对呈圆柱状结构，组成磁悬浮轴承。

优选的，所述第一空气轴承和所述第二空气轴承均为可产生径向浮力的空气轴承。

优选的，所述转子与第一空气轴承轴孔和第二空气轴承轴孔间隙配合的隙距为15-50μm。

本发明的有益效果是：采用了空气轴承与永磁悬浮轴承的优点相互结合，节约大量的压缩空气，通过简单分析可以节约百分之九十五的压缩空气，从而达到提高一半的电机运行效率。

附图说明

图1为本发明沿轴线的剖视图。

具体实施方式

本发明提供了一种带空气轴承辅助的磁悬浮轴承高速电机，为使本发明的目的、技术方案及效果更佳清楚、明确，以下参考附图并举实例对本发明进一步详细说明，应当理解，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明沿轴线的剖视图。

如图1所示，本发明的带空气轴承辅助的磁悬浮轴承高速电机，包括前端盖1、后端盖2、电机壳体3、轴盖4、转子5、第一空气轴承6、第二空气轴承7，轴盖4、第一空气轴承6、电机壳体3、第二空气轴承7、后端盖2依次排列固定安装组成定子，转子5通过电机轴8设于定子中心，转子5分别与第一空气轴承6轴孔和第二空气轴承7轴孔间隙配合连接，电机轴8穿过轴盖4中心孔和后端盖2中心孔，前端盖1螺旋套合轴盖4，轴盖4内侧壁固定安装第一锥面环形磁体9，电机轴8两端分别固定安装第二锥面环形磁体10和第三锥面环形磁体11，后端盖2内侧壁固定安装第四锥面环形磁体12，第一锥面环形磁体9和第二锥面环形磁体10同极相斥配对，第三锥面环形磁体11和第四锥面环形磁体12同极相斥配对；轴盖4内部设有通气管道13，与电机壳体3和轴盖4固定连接的第一空气轴承6的端面上设有孔道14，电机壳体3内部设有气仓15，孔道14和通气管道13、气仓15之间相互连通；气仓15开设有两个出气口，分别与第一空气轴承6的入气孔16和第二空气轴承7的入气孔17连通；前端盖1设有空气接入口18，空气接入口18与通气管道13连通，从空气接入口18进入的气体穿过通气管道13和孔道14进入气仓15，最后经气仓15上的出气口分别进入第一空气轴承入气孔16和第二空气轴承入气孔17。

在本实施例中，转子5为鼠笼式转子，定子线圈19固定安装在电机壳体3内侧壁上，定子线圈19的位置可根据需要设计在电机壳体3内侧壁中部或端部均可，此时鼠笼20位置也相应改变，与定子线圈匹配，当定子线圈19设计在电机壳体3内侧壁端部时，位于电机壳体3端部的第一空气轴承6或第二空气轴承位置7移动到电机壳体3中部。

在本实施例中，第一锥面环形磁体9和第二锥面环形磁体10同极相斥配对呈圆柱状结构，组成磁悬浮轴承；第三锥面环形磁体11和第四锥面环形磁体12同极相斥配对呈圆柱状结构，组成磁悬浮轴承。

在本实施例中，第一空气轴承6和第二空气轴承7为可产生径向浮力的空气轴承。

作为优选方案，转子5与第一空气轴承6轴孔和第二空气轴承7轴孔间隙配合的隙距为15-50μm，可保证空气浮力。

本发明的工作原理如下：当电机需要启动前，先从空气接入口18通入压缩空气，压缩空气流经通气管道13、孔道14和气仓15，最后进入空气轴承，空气轴承会产生压力将与空气轴承轴孔间隙配合连接的转子相对定子平行稳定悬浮起来，同时由于两端的磁悬浮轴承的推动使转子保持轴向悬浮稳定，此时转子会稳定悬浮在定子中间的空气隙中，再通入相应的电流，转子就会悬空转动起来，当达到一定转速后，再关闭压缩空气，由于陀螺效应，转子的旋转轴指向将不会改变，而磁悬浮轴承转子侧对定子侧的受力通过牛顿力学分析，会受到径向和轴向两个分力，所以转子将稳定的在定子中心旋转。

以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种带空气轴承辅助的磁悬浮轴承高速电机，包括前端盖、后端盖、电机壳体、轴盖、转子、第一空气轴承、第二空气轴承，轴盖、第一空气轴承、电机壳体、第二空气轴承、后端盖依次排列固定安装组成定子，转子通过电机轴设于定子中心，定子线圈固定安装在所述电机壳体内侧壁上，转子分别与第一空气轴承轴孔和第二空气轴承轴孔间隙配合连接，电机轴穿过轴盖中心孔和后端盖中心孔，前端盖螺旋套合轴盖，其特征在于：所述轴盖内侧壁固定安装第一锥面环形磁体，所述电机轴两端分别固定安装第二锥面环形磁体和第三锥面环形磁体，所述后端盖内侧壁固定安装第四锥面环形磁体，所述第一锥面环形磁体和所述第二锥面环形磁体同极相斥配对，所述第一锥面环形磁体和所述第二锥面环形磁体呈圆柱状结构，组成磁悬浮轴承；所述第三锥面环形磁体和所述第四锥面环形磁体同极相斥配对；所述轴盖内部设有通气管道，与所述电机壳体和所述轴盖固定连接的第一空气轴承的端面上设有孔道，所述电机壳体内部设有气仓，所述孔道和所述通气管道、所述气仓之间相互连通；所述气仓开设有两个出气口，分别与所述第一空气轴承的入气孔和所述第二空气轴承的入气孔连通；所述前端盖设有空气接入口，所述空气接入口与通气管道连通，从所述空气接入口进入的气体穿过通气管道和孔道进入气仓，最后经气仓上的出气口分别进入第一空气轴承入气孔和第二空气轴承入气孔。

2.根据权利要求1所述的带空气轴承辅助的磁悬浮轴承高速电机，其特征在于：所述转子为鼠笼式转子。

3.根据权利要求1所述的带空气轴承辅助的磁悬浮轴承高速电机，其特征在于：所述定子线圈位置在所述电机壳体内侧壁中部或端部。

4.根据权利要求1所述的带空气轴承辅助的磁悬浮轴承高速电机，其特征在于：所述第一锥面环形磁体和所述第二锥面环形磁体同极相斥配对，所述第三锥面环形磁体和所述第四锥面环形磁体同极相斥配对呈圆柱状结构，组成磁悬浮轴承。

5.根据权利要求1所述的带空气轴承辅助的磁悬浮轴承高速电机，其特征在于：所述第一空气轴承和所述第二空气轴承均为可产生径向浮力的空气轴承。

6.根据权利要求1所述的带空气轴承辅助的磁悬浮轴承高速电机，其特征在于：所述转子与第一空气轴承轴孔和第二空气轴承轴孔间隙配合的隙距为15-50μm。